河池市近50年高空大氣溫度變化特征及對農業的影響分析

覃曉玲

摘要：本文選用廣西河池市探空站1971—2020年的逐日觀測資料，重點采用線性趨勢分析等數理統計法探析河池市近50年各高度層高空大氣溫度變化特征，結果表明：從年際變化來看，近50年來廣西河池市探空站850 hPa、500 hPa與200 hPa年平均溫度均呈升溫趨勢，其氣候傾向率分別為0.198 ℃/10 a、0.208 ℃/10 a與0.167 ℃/10 a。由此可見，對流層中下層增溫趨勢最為顯著，而對流層頂的增溫趨勢最為緩慢。從年代際變化來看，850 hPa與500 hPa平均溫度均呈持續增加趨勢，各年代平均溫度均呈升溫趨勢；200 hPa平均溫度呈先增后減又增加的變化趨勢，除20世紀90年代之外，其他各年代平均氣溫均呈增溫趨勢。從季節變化來看，200 hPa對流層頂溫度較低，對流中層次之，而對流層中下層溫度相對較高。對比各季節平均溫度變化趨勢可見，秋冬季節溫度變化趨勢要大于其他季節，只有春季平均溫度呈現出略微的下降趨勢。

關鍵詞：河池市；高空；大氣溫度；變化特征

隨著人類活動對全球氣候系統的影響愈加嚴峻，有關氣候變化的研究逐漸引起相關部門與廣大民眾的高度關注[1]。據2014年IPCC第五次評估報告指出，近130多年（1880—2012年）來全球地表溫度上升0.85 ℃，由此可見，全球變暖已經成為不爭的事實。由于氣候系統內部密切相關，眾多氣候專家的關注焦點逐漸由地面擴展至高空，并促使高空溫度變化引起諸多關注?，F如今，高空溫度資料由探空觀測資料、再分析資料、衛星遙感資料三部分組成，盡管探空溫度資料具有一定的人為誤差，但是由于其具有觀測歷史悠久、空間分辨率高、垂直層次多等眾多優勢，因此在研究高空氣候變化過程中發揮著不可替代的重要作用[2-3]。本文參考大量的文獻資料，選取河池市1971—2020年各高空層（100 hPa、200 hPa、300 hPa、400 hPa、500 hPa、700 hPa與850 hPa）的逐日溫度觀測資料作為研究對象，重點分析了近50年高空大氣溫度變化特征，以期能夠為掌握該地區高空溫度的年、季節變化特征及其對全球氣候變化的響應等提供一定的借鑒與參考。

1? ? 資料與方法

本文使用的探空資料主要來源于廣西河池市氣象局，數據為高空氣溫觀測資料，等壓面主要選取3個，即850 hPa、500 hPa與200 hPa，分別代表對流層中下層、對流層中層與對流層頂，資料時間長度為1971年1月—2020年12月，主要采用線性趨勢分析法探析各等壓面氣溫變化特征。季節按照冬季（12—2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—12月）進行劃分。

2? ? 結果與分析

2.1 年際變化特征

結合上圖1（a）可見，1971—2020年廣西河池市探空站850 hPa年平均溫度以0.198 ℃/10 a的速率呈升溫趨勢，其峰值與谷值分別為2019年的14.69 ℃與1984年的12.49 ℃；結合圖1（b）可見，500 hPa年平均溫度也有所增加，其增幅為0.208 ℃/10 a，這一增溫幅度要高于850 hPa，其中峰值與谷值分別為2017年的-5.44 ℃與1992年的7.77 ℃；結合圖1（c）可見，200 hPa年平均溫度也呈略微增加趨勢，但是其增加幅度不及850 hPa與500 hPa，其增幅為0.167 ℃/10 a，其峰值與谷值分別為1986年的-43.72 ℃及1974年的-52.78 ℃。

對比上述分析可見，1971—2020年廣西河池市對流層中下層增溫趨勢最為顯著，而對流層頂的增溫趨勢最為緩慢。一般情況下，對流層增溫與對流層熱量來源密切相關。地表長波輻射為對流層熱量的主要來源。近50年來地表溫度明顯升高，通過對流活動輸送至對流層高空的熱量也明顯增加。另外，長波輻射被對流層當中的溫室氣體所吸收。隨著對流層溫室氣體量的明顯增加，被吸收的長波輻射也顯著增加，最終導致對流層當中的大氣溫度明顯上升。

2.2 年代際變化特征

結合表1可見，850 hPa平均溫度呈持續增加趨勢，峰值出現在2011—2020年，為13.93 ℃，谷值出現在20世紀70年代，為13.28 ℃，兩者相差0.65 ℃。各年代平均溫度均呈升溫趨勢，增溫速率于2011—2020年達到最大，為1.414 ℃/10 a，相對比而言，21世紀前10年增溫速率最小，為0.08 ℃/10 a。

500 hPa平均溫度呈持續增加趨勢，峰值出現在2011—2020年，為-5.84 ℃，谷值出現在20世紀70年代，為-6.68 ℃，兩者相差0.84 ℃。各年代平均溫度均呈升溫趨勢，增溫速率于20世紀前10年達到最大，為0.479 ℃/10 a，相對比而言，2011—2020年增溫速率最小，為0.084 ℃/10 a。

200 hPa平均溫度呈先增后減又增加的變化趨勢，峰值出現在20世紀80年代，為-51.08 ℃，谷值出現在20世紀70年代，為-52.28 ℃，兩者相差1.2 ℃。對比500 hPa變化速率可見，除20世紀90年代之外，其他各年代平均氣溫均呈增溫趨勢，氣溫變化速率于20世紀70年代達到最大，為0.999 ℃/10 a，相對比而言，20世紀90年代溫度變化速率最小，為-0.144 ℃/10 a。

2.3 季節變化特征

對各層次各季節溫度變化趨勢進行分析可見（圖2—圖4），850 hPa（圖2）春夏秋冬各季節平均溫度分別為13.8 ℃、20.0 ℃、14.4 ℃與6.1 ℃。各季節平均氣溫均呈不同程度的增加趨勢，其氣候傾向率依次為0.199 ℃/10 a、0.082 ℃/10 a、0.278 ℃/10 a與0.233 ℃/10 a。其中以秋季增溫趨勢最為顯著，冬季次之，夏季增溫趨勢最為緩慢。

500 hPa（圖3）春夏秋冬各季節平均溫度分別為-7.1 ℃、-2.8 ℃、-5.7 ℃與-9.6 ℃。各季節平均氣溫均呈不同程度的增加趨勢，其氣候傾向率依次為0.104 ℃/10 a、0.12 ℃/10 a、0.247 ℃/10 a與0.361 ℃/10 a。其中以冬季增溫趨勢最為顯著，秋季次之，春季增溫趨勢最為緩慢。

200 hPa（圖4）春夏秋冬各季節平均溫度分別為-51.7 ℃、-49.5 ℃、-52.2 ℃與-53.2 ℃。除了春季以外，其他各季節平均氣溫均呈不同程度的增加趨勢，各季節氣候傾向率依次為-0.067 ℃/10 a、0.184 ℃/10 a、0.281 ℃/10 a與0.271 ℃/10 a。其中以秋季增溫趨勢最為顯著，冬季次之，春季溫度變化 趨勢最為平緩。

整體而言，200 hPa對流層頂溫度較低，對流中層次之，而對流層中下層溫度相對較高。對比各季節平均溫度變化趨勢可見，秋冬季節溫度變化趨勢要大于其他季節，只有春季平均溫度呈現出略微的下降趨勢。

3? ? 溫度對農業生產的影響

溫度不僅直接影響著農作物的生長、品質與產量，還影響著農作物的發育速度，同時還與病蟲害的發生與發展密切相關。農作物在生長發育過程中，由于作物的品種與種類不同，其所需的溫度也存在著一定的差異。就溫度而言，適宜的溫度是農作物生存與正常生長發育的一項基本條件。溫度范圍包括最適溫度、上限溫度與下限溫度。部分農作物對溫度較為敏感，每種農作物都有適宜其生長發育的溫度區間，一旦溫度過高或過低都將會抑制農作物的生長，甚至還會導致其生長停止直至死亡。平均溫度升高還會縮短農作物的生育期，導致其有效分蘗量明顯減少，最終導致其穗重與產量顯著下降。

另外，氣溫還與農作物生長過程中的病蟲害分布密切相關[4]。當冬季溫度較低，降雪天氣較多時，則潛伏在土壤當中的害蟲將會被凍死。當冬季溫度較高，降雪較少時，潛伏在土壤當中的害蟲往往會安然過冬，同時在第二年春季氣溫回升之后啃食農作物，對其正常生長產生一定程度的影響。

除此之外，在全球氣候變暖的大背景下，河池市各種異常氣象災害頻發。極端最高氣溫加劇，極易引發高溫熱害與干旱災害，導致農作物病蟲害加劇，進而抑制農作物的正常生長，極端低溫往往會引發凍害，對農作物的正常生長也極為不利[5]。

4? ? 結論

本篇文章通過分析河池市1971—2020年高空大氣溫度變化特征，得出以下幾點結論：

（1）從年際變化來看，近50年來廣西河池市探空站850 hPa、500 hPa與200 hPa年平均溫度均呈升溫趨勢，其氣候傾向率分別為0.198 ℃/10 a、0.208 ℃/10 a與0.167 ℃/10 a。由此可見，對流層中下層增溫趨勢最為顯著，而對流層頂的增溫趨勢最為緩慢。

（2）從年代際變化來看，850 hPa與500 hPa平均溫度均呈持續增加趨勢，各年代平均溫度均呈升溫趨勢；200 hPa平均溫度呈先增后減又增加的變化趨勢，除20世紀90年代之外，其他各年代平均氣溫均呈增溫趨勢。

（3）從季節變化來看，200 hPa對流層頂溫度較低，對流中層次之，而對流層中下層溫度相對較高。對比各季節平均溫度變化趨勢可見，秋冬季節溫度變化趨勢要大于其他季節，只有春季平均溫度呈現出略微的下降趨勢。

溫度變化不僅會直接影響到農作物的正常生長發育，還會影響病蟲害的分布，最終導致農作物的品質與產量顯著下降。因此，各地區氣象部門必須密切關注各氣象要素變化，一旦監測到溫度異常必須及時采取有效應對措施，以確保農業安全生產。

參考文獻

[1] 郭艷君，王國復.近60年中國探空觀測氣溫變化趨勢及不確定性研究[J].氣象學報，2019，77（6）：1073-1085.

[2] 支星，談建國，孫蘭東.1961—2017年中國華東區域高空溫度變化特征[J].氣象與環境學報，2021，37（2）：48-55.

[3] ANGELL J K. Comparison of surface and tropospheric temperature trends estimated from a 63-station radiosonde network，1958-1998[J].Geophysical Research Letter，1999，26（17）：2761-2764.

[4] 王艷斌.氣候變化對農業氣象災害和病蟲害的影響以及應對措施[J].農業工程技術，2021，41（5）：92-93.

[5] 龐麗英，龐立潔，張明哲，等.鐵嶺市極端氣溫變化趨勢及對農作物生長影響研究[J].農業與技術，2021，41（22）：111-113.